Use of the γ-H2AX Assay to Investigate DNA Repair Dynamics Following Multiple Radiation Exposures

Radiation therapy is one of the most common and effective strategies used to treat cancer. The irradiation is usually performed with a fractionated scheme, where the dose required to kill tumour cells is given in several sessions, spaced by specific time intervals, to allow healthy tissue recovery. In this work, we examined the DNA repair dynamics of cells exposed to radiation delivered in fractions, by assessing the response of histone-2AX (H2AX) phosphorylation (γ-H2AX), a marker of DNA double strand breaks. γ-H2AX foci induction and disappearance were monitored following split dose irradiation experiments in which time interval between exposure and dose were varied. Experimental data have been coupled to an analytical theoretical model, in order to quantify key parameters involved in the foci induction process. Induction of γ-H2AX foci was found to be affected by the initial radiation exposure with a smaller number of foci induced by subsequent exposures. This was compared to chromatin relaxation and cell survival. The time needed for full recovery of γ-H2AX foci induction was quantified (12 hours) and the 1:1 relationship between radiation induced DNA double strand breaks and foci numbers was critically assessed in the multiple irradiation scenarios.

Chromosome synapsis and recombination in simple and complex chromosomal heterozygotes of tuco-tuco (Ctenomys talarum: Rodentia: Ctenomyidae):Rodentia: Ctenomyidae)

The chromosomal speciation hypothesis suggests that irregularities in synapsis, recombination, and segregation in heterozygotes for chromosome rearrangements may restrict gene flow between karyotypically distinct populations and promote speciation. Ctenomys talarum is a South American subterranean rodent inhabiting the coastal regions of Argentina, whose populations polymorphic for Robertsonian and tandem translocations seem to have a very restricted gene flow. To test if chromosomal differences are involved in isolation among its populations, we examined chromosome pairing, recombination, and meiotic silencing of unsynapsed chromatin in male meiosis of simple and complex translocation heterozygotes using immunolocalization of the MLH1 marking mature recombination nodules and phosphorylated histone γH2A.X marking unrepaired double-strand breaks. We observed small asynaptic areas labeled by γH2A.X in pericentromeric regions of the chromosomes involved in the trivalents and quadrivalents. We also observed a decrease of recombination frequency and a distalization of the crossover distribution in the heterozygotes and metacentric homozygotes compared to acrocentric homozygotes. We suggest that the asynapsis of the pericentromeric regions are unlikely to induce germ cell death and decrease fertility of the heterozygotes; however, suppressed recombination in pericentromeric areas of the multivalents may reduce gene flow between chromosomally different populations of the Talas tuco-tuco.

Mechanisms of DNA Damage Response to Targeted Irradiation in Organotypic 3D Skin Cultures

DNA damage (caused by direct cellular exposure and bystander signaling) and the complex pathways involved in its repair are critical events underpinning cellular and tissue response following radiation exposures. There are limited data addressing the dynamics of DNA damage induction and repair in the skin particularly in areas not directly exposed. Here we investigate the mechanisms regulating DNA damage, repair, intracellular signalling and their impact on premature differentiation and development of inflammatory-like response in the irradiated and surrounding areas of a 3D organotypic skin model. Following localized low-LET irradiation (225 kVp X-rays), low levels of 53BP1 foci were observed in the 3D model (3.8±0.28 foci/Gy/cell) with foci persisting and increasing in size up to 48 h post irradiation. In contrast, in cell monolayers 14.2±0.6 foci/Gy/cell and biphasic repair kinetics with repair completed before 24 h was observed. These differences are linked to differences in cellular status with variable level of p21 driving apoptotic signalling in 2D and accelerated differentiation in both the directly irradiated and bystander areas of the 3D model. The signalling pathways utilized by irradiated keratinocytes to induce DNA damage in non-exposed areas of the skin involved the NF-κB transcription factor and its downstream target COX-2.

Low dose effects of ionizing radiation on normal tissue stem cells

In recent years, there has been growing evidence for the involvement of stem cells in cancer initiation. As a result of their long life span, stem cells may have an increased propensity to accumulate genetic damage relative to differentiated cells. Therefore, stem cells of normal tissues may be important targets for radiation-induced carcinogenesis.

Knowledge of the effects of ionizing radiation (IR) on normal stem cells and on the processes involved in carcinogenesis is very limited. The influence of high doses of IR (>5 Gy) on proliferation, cell cycle and induction of senescence has been demonstrated in stem cells. There have been limited studies of the effects of moderate (0.5–5 Gy) and low doses (<0.5 Gy) of IR on stem cells however, the effect of low dose IR (LD-IR) on normal stem cells as possible targets for radiation-induced carcinogenesis has not been studied in any depth. There may also be important parallels between stem cell responses and those of cancer stem cells, which may highlight potential key common mechanisms of their response and radiosensitivity.

This review will provide an overview of the current knowledge of radiation-induced effects on normal stem cells, with particular focus on low and moderate doses of IR.

Increased susceptibility to delayed genetic effects of low dose X-irradiation in DNA repair deficient cells

Purpose: To examine whether the levels of micronuclei induction, as a marker for genomic instability in the progeny of X-irradiated cells, correlates with DNA repair function.

Materials and methods: Two repair deficient cell lines (X-ray repair cross-complementing 1 [XRCC1] deficient cell line [EM9] and X-ray repair cross complementing 5 [XRCC5; Ku80] deficient X-ray sensitive Chinese hamster ovary [CHO] cell line [xrs5]) were used in addition to wild-type CHO cells. These cells were irradiated with low doses of X-rays (up to 1 Gy). Seven days after irradiation, micronuclei formed in binucleated cells were counted. To assess the contribution of the bystander effect micronuclei induction was measured in progeny of non-irradiated cells co-cultured with cells that had been irradiated with 1Gy.

Results: The delayed induction of micronuclei in 1 Gy-irradiated cells was observed in normal CHO and EM9 but not in xrs5. In the clone analysis, progenies of xrs5 under bystander conditions showed significantly higher levels of micronuclei, while CHO and EM9 did not.

Conclusion: Genomic instability induced by X-irradiation is associated with DSB (double-strand break) repair, even at low doses. It is also suggested that bystander signals, which lead to genomic instability, may be enhanced when DSB repair is compromised.

The Nuclear Oncogene SET Controls DNA Repair by KAP1 and HP1 Retention to Chromatin

Cells experience damage from exogenous and endogenous sources that endanger genome stability. Several cellular pathways have evolved to detect DNA damage and mediate its repair. Although many proteins have been implicated in these processes, only recent studies have revealed how they operate in the context of high-ordered chromatin structure. Here, we identify the nuclear oncogene SET (I2PP2A) as a modulator of DNA damage response (DDR) and repair in chromatin surrounding double-strand breaks (DSBs). We demonstrate that depletion of SET increases DDR and survival in the presence of radiomimetic drugs, while overexpression of SET impairs DDR and homologous recombination (HR)-mediated DNA repair. SET interacts with the Kruppel-associated box (KRAB)-associated co-repressor KAP1, and its overexpression results in the sustained retention of KAP1 and Heterochromatin protein 1 (HP1) on chromatin. Our results are consistent with a model in which SET-mediated chromatin compaction triggers an inhibition of DNA end resection and HR.

Alpha particles induce pan-nuclear phosphorylation of H2AX in primary human lymphocytes mediated through ATM

The use of high linear energy transfer radiations in the form of carbon ions in heavy ion beam lines or alpha particles in new radionuclide treatments has increased substantially over the past decade and will continue to do so due to the favourable dose distributions they can offer versus conventional therapies. Previously it has been shown that exposure to heavy ions induces pan-nuclear phosphorylation of several DNA repair proteins such as H2AX and ATM in vitro. Here we describe similar effects of alpha particles on ex vivo irradiated primary human peripheral blood lymphocytes. Following alpha particle irradiation pan-nuclear phosphorylation of H2AX and ATM, but not DNA-PK and 53BP1, was observed throughout the nucleus. Inhibition of ATM, but not DNA-PK, resulted in the loss of pan-nuclear phosphorylation of H2AX in alpha particle irradiated lymphocytes. Pan-nuclear gamma-H2AX signal was rapidly lost over 24h at a much greater rate than foci loss. Surprisingly, pan-nuclear gamma-H2AX intensity was not dependent on the number of alpha particle induced double strand breaks, rather the number of alpha particles which had traversed the cell nucleus. This distinct fluence dependent damage signature of particle radiation is important in both the fields of radioprotection and clinical oncology in determining radionuclide biological dosimetry and may be indicative of patient response to new radionuclide cancer therapies.

The dual EGFR/HER2 inhibitor lapatinib synergistically enhances the antitumor activity of the histone deacetylase inhibitor panobinostat in colorectal cancer models

As key molecules that drive progression and chemoresistance in gastrointestinal cancers, epidermal growth factor receptor (EGFR) and HER2 have become efficacious drug targets in this setting. Lapatinib is an EGFR/HER2 kinase inhibitor suppressing signaling through the RAS/RAF/MEK (MAP/ERK kinase)/MAPK (mitogen-activated protein kinase) and PI3K (phosphoinositide 3-kinase)/AKT pathways. Histone deacetylase inhibitors (HDACi) are a novel class of agents that induce cell cycle arrest and apoptosis following the acetylation of histone and nonhistone proteins modulating gene expression and disrupting HSP90 function inducing the degradation of EGFR-pathway client proteins. This study sought to evaluate the therapeutic potential of combining lapatinib with the HDACi panobinostat in colorectal cancer (CRC) cell lines with varying EGFR/HER2 expression and KRAS/BRAF/PIK3CA mutations. Lapatinib and panobinostat exerted concentration-dependent antiproliferative effects in vitro (panobinostat range 7.2-30 nmol/L; lapatinib range 7.6-25.8 μmol/L). Combined lapatinib and panobinostat treatment interacted synergistically to inhibit the proliferation and colony formation in all CRC cell lines tested. Combination treatment resulted in rapid induction of apoptosis that coincided with increased DNA double-strand breaks, caspase-8 activation, and PARP cleavage. This was paralleled by decreased signaling through both the PI3K and MAPK pathways and increased downregulation of transcriptional targets including NF-κB1, IRAK1, and CCND1. Panobinostat treatment induced downregulation of EGFR, HER2, and HER3 mRNA and protein through transcriptional and posttranslational mechanisms. In the LoVo KRAS mutant CRC xenograft model, the combination showed greater antitumor activity than either agent alone, with no apparent increase in toxicity. Our results offer preclinical rationale warranting further clinical investigation combining HDACi with EGFR and HER2-targeted therapies for CRC treatment.

Cobalt complexes bearing scorpionate ligands: Synthesis, characterization, cytotoxicity and DNA cleavage

A number of novel, water-stable redox-active cobalt complexes of the C-functionalized tripodal ligands tris(pyrazolyl)methane XC(pz)(3) (X = HOCH2, CH2OCH2Py or CH2OSO2Me) are reported along with their effects on DNA. The compounds were isolated as air-stable solids and fully characterized by IR and FIR spectroscopies, ESI-MS(+/-), cyclic voltammetry, controlled potential electrolysis, elemental analysis and, in a number of cases, also by single-crystal X-ray diffraction. They showed moderate cytotoxicity in vitro towards HCT116 colorectal carcinoma and HepG2 hepatocellular carcinoma human cancer cell lines. This viability loss is correlated with an increase of tumour cell lines apoptosis. Reactivity studies with biomolecules, such as reducing agents, H2O2, plasmid DNA and UV-visible titrations were also performed to provide tentative insights into the mode of action of the complexes. Incubation of Co(II) complexes with pDNA induced double strand breaks, without requiring the presence of any activator. This pDNA cleavage appears to be mediated by O-centred radical species.

Étude du rôle de la MAP Kinase non-conventionnelle ERK3 dans le développement thymique et l'activation des lymphocytes T

Les voies de signalisation des MAP kinases (MAPK) conventionnelles jouent des rôles essentiels pendant le développement des lymphocytes T (LT) ainsi que lors de leur activation suite à la reconnaissance antigénique. En raison de ses différences structurelles ainsi que de son mode de régulation, ERK3 fait partie des MAPK dites non-conventionnelles. Encore aujourd’hui, les événements menant à l’activation de ERK3, ses substrats ou partenaires ainsi que sa fonction physiologique demeurent peu caractérisés. Nous avons entrepris dans cette thèse d’étudier le rôle de ERK3 lors du développement et de l’activation des LT en utilisant un modèle de souris déficient pour l’expression de ERK3. Nous avons premièrement établi que ERK3 est exprimée chez les thymocytes. Ensuite, nous avons évalué le développement thymique chez la souris ERK3-déficiente et nous avons observé une diminution significative de la cellularité aux étapes DN1, DP et SP CD4+ du développement des LT. La création de chimères hématopoïétiques ERK3-déficientes nous a permis de démontrer que la diminution du nombre de cellules observée aux étapes DN1 et DP est autonome aux thymocytes alors que le phénotype observé à l’étape SP CD4+ est dépendant de l’abolition simultanée de ERK3 dans l’épithélium thymique et dans les thymocytes. Une étude plus approfondie de l’étape DP nous a permis de démontrer qu’en absence de ERK3, les cellules DP meurent plus abondamment et accumulent des cassures doubles brins (DSB) dans leur ADN. De plus, nous avons démontré que ces cassures dans l’ADN sont réalisées par les enzymes RAG et qu’en absence de ces dernières, la cellularité thymique est presque rétablie chez la souris ERK3-déficiente. Ces résultats suggèrent que ERK3 est impliquée dans un mécanisme essentiel à la régulation des DSB pendant le réarrangement V(D)J de la chaîne  du récepteur des cellules T (RCT). Dans le deuxième article présenté dans cette thèse, nous avons montré que ERK3 est exprimé chez les LT périphériques, mais seulement suite à leur activation via le RCT. Une fois activés in vitro les LT ERK3-déficients présentent une diminution marquée de leur prolifération et dans la production de cytokines. De plus, les LT ERK3-déficients survivent de façon équivalente aux LT normaux, mais étonnamment, ils expriment des niveaux plus faibles de la molécule anti-apoptotique Bcl-2. Ces résultats suggèrent que la prolifération réduite des LT ERK3-déficients est la conséquence d’une altération majeure de leur activation. Ainsi, nos résultats établissent que ERK3 est une MAPK qui joue des rôles essentiels et uniques dans le développement thymique et dans l’activation des lymphocytes T périphériques. Grâce à ces travaux, nous attribuons pour la toute première fois une fonction in vivo pour ERK3 au cours de deux différentes étapes de la vie d’un LT.

Un rôle pour les protéines de la famille Whirly dans le maintien de la stabilité du génome des organelles chez Arabidopsis thaliana

Le maintien de la stabilité du génome est essentiel pour la propagation de l’information génétique et pour la croissance et la survie des cellules. Tous les organismes possèdent des systèmes de prévention des dommages et des réarrangements de l’ADN et nos connaissances sur ces processus découlent principalement de l’étude des génomes bactériens et nucléaires. Comparativement peu de choses sont connues sur les systèmes de protection des génomes d’organelles. Cette étude révèle l’importance des protéines liant l’ADN simple-brin de la famille Whirly dans le maintien de la stabilité du génome des organelles de plantes. Nous rapportons que les Whirlies sont requis pour la stabilité du génome plastidique chez Arabidopsis thaliana et Zea mays. L’absence des Whirlies plastidiques favorise une accumulation de molécules rearrangées produites par recombinaison non-homologue médiée par des régions de microhomologie. Ce mécanisme est similaire au “microhomology-mediated break-induced replication” (MMBIR) retrouvé chez les bactéries, la levure et l’humain. Nous montrons également que les organelles de plantes peuvent réparer les bris double-brin en utilisant une voie semblable au MMBIR. La délétion de différents membres de la famille Whirly entraîne une accumulation importante de réarrangements dans le génome des organelles suite à l’induction de bris double-brin. Ces résultats indiquent que les Whirlies sont aussi importants pour la réparation fidèle des génomes d’organelles. En se basant sur des données biologiques et structurales, nous proposons un modèle où les Whirlies modulent la disponibilité de l’ADN simple-brin, régulant ainsi le choix des voies de réparation et permettant le maintien de la stabilité du génome des organelles. Les divers aspects de ce modèle seront testés au cours d’expériences futures ce qui mènera à une meilleure compréhension du maintien de la stabilité du génome des organelles.

Identification et caractérisation de facteurs impliqués dans la réplication et la stabilité des génomes des organelles de plantes

Comparativement au génome contenu dans le noyau de la cellule de plante, nos connaissances des génomes des deux organelles de cette cellule, soit le plastide et la mitochondrie, sont encore très limitées. En effet, un nombre très restreint de facteurs impliqués dans la réplication et la réparation de l’ADN de ces compartiments ont été identifiés à ce jour. Au cours de notre étude, nous avons démontré l’implication de la famille de protéines Whirly dans le maintien de la stabilité des génomes des organelles. Des plantes mutantes pour des gènes Whirly chez Arabidopsis thaliana et Zea mays montrent en effet une augmentation du nombre de molécules d’ADN réarrangées dans les plastides. Ces nouvelles molécules sont le résultat d’une forme de recombinaison illégitime nommée microhomology-mediated break-induced replication qui, en temps normal, se produit rarement dans le plastide. Chez un mutant d’Arabidopsis ne possédant plus de protéines Whirly dans les plastides, ces molécules d’ADN peuvent même être amplifiées jusqu’à cinquante fois par rapport au niveau de l’ADN sauvage et causer un phénotype de variégation. L’étude des mutants des gènes Whirly a mené à la mise au point d’un test de sensibilité à un antibiotique, la ciprofloxacine, qui cause des bris double brin spécifiquement au niveau de l’ADN des organelles. Le mutant d’Arabidopsis ne contenant plus de protéines Whirly dans les plastides est plus sensible à ce stress que la plante sauvage. L’agent chimique induit en effet une augmentation du nombre de réarrangements dans le génome du plastide. Bien qu’un autre mutant ne possédant plus de protéines Whirly dans les mitochondries ne soit pas plus sensible à la ciprofloxacine, on retrouve néanmoins plus de réarrangements dans son ADN mitochondrial que dans celui de la plante sauvage. Ces résultats suggèrent donc une implication pour les protéines Whirly dans la réparation des bris double brin de l’ADN des organelles de plantes. Notre étude de la stabilité des génomes des organelles a ensuite conduit à la famille des protéines homologues des polymérases de l’ADN de type I bactérienne. Plusieurs groupes ont en effet suggéré que ces enzymes étaient responsables de la synthèse de l’ADN dans les plastides et les mitochondries. Nous avons apporté la preuve génétique de ce lien grâce à des mutants des deux gènes PolI d’Arabidopsis, qui encodent des protéines hautement similaires. La mutation simultanée des deux gènes est létale et les simples mutants possèdent moins d’ADN dans les organelles des plantes en bas âge, confirmant leur implication dans la réplication de l’ADN. De plus, les mutants du gène PolIB, mais non ceux de PolIA, sont hypersensibles à la ciprofloxacine, suggérant une fonction dans la réparation des bris de l’ADN. En accord avec ce résultat, la mutation combinée du gène PolIB et des gènes des protéines Whirly du plastide produit des plantes avec un phénotype très sévère. En définitive, l’identification de deux nouveaux facteurs impliqués dans le métabolisme de l’ADN des organelles nous permet de proposer un modèle simple pour le maintien de ces deux génomes.

Étude structurale du mode de liaison des protéines Whirly de plantes à l’ADN monocaténaire

Les plantes doivent assurer la protection de trois génomes localisés dans le noyau, les chloroplastes et les mitochondries. Si les mécanismes assurant la réparation de l’ADN nucléaire sont relativement bien compris, il n’en va pas de même pour celui des chloroplastes et des mitochondries. Or il est important de bien comprendre ces mécanismes puisque des dommages à l’ADN non ou mal réparés peuvent entraîner des réarrangements dans les génomes. Chez les plantes, de tels réarrangements dans l’ADN mitochondrial ou dans l’ADN chloroplastique peuvent conduire à une perte de vigueur ou à un ralentissement de la croissance. Récemment, notre laboratoire a identifié une famille de protéines, les Whirly, dont les membres se localisent au niveau des mitochondries et des chloroplastes. Ces protéines forment des tétramères qui lient l’ADN monocaténaire et qui accomplissent de nombreuses fonctions associées au métabolisme de l’ADN. Chez Arabidopsis, deux de ces protéines ont été associées au maintien de la stabilité du génome du chloroplaste. On ignore cependant si ces protéines sont impliquées dans la réparation de l’ADN. Notre étude chez Arabidopsis démontre que des cassures bicaténaires de l’ADN sont prises en charge dans les mitochondries et les chloroplastes par une voie de réparation dépendant de très courtes séquences répétées (de cinq à cinquante paires de bases) d’ADN. Nous avons également montré que les protéines Whirly modulent cette voie de réparation. Plus précisément, leur rôle serait de promouvoir une réparation fidèle de l’ADN en empêchant la formation de réarrangements dans les génomes de ces organites. Pour comprendre comment les protéines Whirly sont impliquées dans ce processus, nous avons élucidé la structure cristalline d’un complexe Whirly-ADN. Nous avons ainsi pu montrer que les Whirly lient et protègent l’ADN monocaténaire sans spécificité de séquence. La liaison de l’ADN s’effectue entre les feuillets β de sous-unités contiguës du tétramère. Cette configuration maintient l’ADN sous une forme monocaténaire et empêche son appariement avec des acides nucléiques de séquence complémentaire. Ainsi, les protéines Whirly peuvent empêcher la formation de réarrangements et favoriser une réparation fidèle de l’ADN. Nous avons également montré que, lors de la liaison de très longues séquences d’ADN, les protéines Whirly peuvent s’agencer en superstructures d’hexamères de tétramères, formant ainsi des particules sphériques de douze nanomètres de diamètre. En particulier, nous avons pu démontrer l’importance d’un résidu lysine conservé chez les Whirly de plantes dans le maintien de la stabilité de ces superstructures, dans la liaison coopérative de l’ADN, ainsi que dans la réparation de l’ADN chez Arabidopsis. Globalement, notre étude amène de nouvelles connaissances quant aux mécanismes de réparation de l’ADN dans les organites de plantes ainsi que le rôle des protéines Whirly dans ce processus.

The BTB/POZ Transcription Factor Miz-1 Is Required To Regulate The Commitment, Survival And Differentiation Of Early B And T Cell Lineages

Les lymphocytes B et T sont issus de cellules progénitrices lymphoïdes de la moelle osseuse qui se différencient grâce à l’action de facteurs de transcription, cytokines et voies de signalisation, dont l’interleukine-7 (IL-7)/IL-7 récepteur (IL-7R). Le facteur de transcription c-Myc est exprimé par les cellules lymphoïdes et contrôle leur croissance et leur différenciation. Cette régulation transcriptionnelle peut être coordonnée par le complexe c-Myc/Myc-Interacting Zinc finger protein-1 (Miz-1). Le but de ce projet était de comprendre les mécanismes qui impliquent Miz-1 et le complexe c-Myc/Miz-1 dans le développement des lymphocytes B et T. Pour réaliser ce projet, des souris déficientes pour le domaine de transactivation de Miz-1 (Miz-1POZ) et des souris à allèles mutantes pour c-MycV394D, mutation qui empêche l’interaction avec Miz-1, ont été générées. La caractérisation des souris Miz 1POZ a démontré que l’inactivation de Miz-1 perturbe le développement des lymphocytes B et T aux stades précoces de leur différenciation qui dépend de l’IL-7. L’analyse de la cascade de signalisation IL-7/IL-7R a montré que ces cellules surexpriment la protéine inhibitrice SOCS1 qui empêche la phosphorylation de STAT5 et perturbe la régulation à la hausse de la protéine de survie Bcl-2. De plus, Miz-1 se lie directement au promoteur de SOCS1 et contrôle son activité. En plus de contrôler l’axe IL-7/IL-7R/STAT5/Bcl-2 spécifiquement aux stades précoces du développement afin d’assurer la survie des progéniteurs B et T, Miz-1 régule l’axe EBF/Pax-5/Rag-1/2 dans les cellules B afin de coordonner les signaux nécessaires pour la différenciation des cellules immatures. La caractérisation des souris c-MycV394D a montré, quant à elle, que les fonctions de Miz-1 dans les cellules B et T semblent indépendantes de c-Myc. Les cellules T des souris Miz-1POZ ont un défaut de différenciation additionnel au niveau de la -sélection, étape où les signaux initiés par le TCR remplacent ceux induits par IL-7 pour assurer la prolifération et la différenciation des thymocytes en stades plus matures. À cette étape du développement, une forme fonctionnelle de Miz-1 semble être requise pour contrôler le niveau d’activation de la voie p53, induite lors du processus de réarrangement V(D)J du TCR. L’expression de gènes pro-apoptotiques PUMA, NOXA, Bax et du régulateur de cycle cellulaire p21CIP1 est régulée à la hausse dans les cellules des souris Miz-1POZ. Ceci provoque un débalancement pro-apoptotique qui empêche la progression du cycle cellulaire des cellules TCR-positives. La survie des cellules peut être rétablie à ce stade de différenciation en assurant une coordination adéquate entre les signaux initiés par l’introduction d’un TCR transgénique et d’un transgène codant pour la protéine Bcl-2. En conclusion, ces études ont montré que Miz-1 intervient à deux niveaux du développement lymphoïde: l’un précoce en contrôlant la signalisation induite par l’IL-7 dans les cellules B et T, en plus de l’axe EBF/Pax-5/Rag-1/2 dans les cellules B; et l’autre tardif, en coordonnant les signaux de survie issus par le TCR et p53 dans les cellules T. Étant donné que les thymocytes et lymphocytes B immatures sont sujets à plusieurs rondes de prolifération, ces études serviront à mieux comprendre l’implication des régulateurs du cycle cellulaire comme c-Myc et Miz-1 dans la génération des signaux nécessaires à la différenciation non aberrante et à la survie des ces cellules. Enfin, les modèles expérimentaux, souris déficientes ou à allèles mutantes, utilisés pour ce travail permettront de mieux définir les bases moléculaires de la transformation maligne des lymphocytes B et T et de révéler les mécanismes conduisant au lymphome.

Implication des protéines RECA dans le maintien de la stabilité du génome des chloroplastes d’Arabidopsis thaliana.

La stabilité génomique des organelles de plantes suscite un grand intérêt dans le domaine de la biologie végétale. En effet, plusieurs études récentes suggèrent que ce type d’instabilité génomique pourrait mener à l’isolation de traits intéressants en l’agronomie. Plusieurs protéines sont d’ailleurs déjà été identifiés comme étant impliqués dans le maintien de la stabilité de ces génomes, tels que MSH1, la famille des POLI, OSB1, les protéines Whirly et les Recombinases A (RECA). Le génome nucléaire d’Arabidopsis thaliana encode trois protéines s’apparentant à la Recombinase A bactérienne et qui sont ciblées à la mitochondrie et/ou au chloroplaste, soit RECA1, RECA2 et RECA3. Globalement, ces gènes partagent une similarité de séquence de 61% avec leur homologue bactérien chez Escherichia coli. Chez les bactéries ces protéines jouent un rôle essentiel dans la recombinaison homologue et sont impliquées dans la réparation de l’ADN. Chez Arabidopsis, il a été démontré que RECA2 et RECA3 sont nécessaires au maintien de l’intégrité du génome mitochondriale. Toutefois leur contribution à la stabilité du génome chloroplastique ainsi que le rôle de RECA1 restent obscures. Le but de ce projet est donc de déterminer la contribution éventuelle des protéines RECA d’Arabidopsis dans la réparation de l’ADN chloroplastique et plus précisément le rôle du gène RECA1. Nous énonçons l’hypothèse que les RECA de plantes se comportent effectivement comme leurs orthologues bactériens en étant impliqués dans la recombinaison homologue. Dans le cadre de ce projet, nous avons tenté d’isoler des lignées mutantes pour chacun des gènes RECA d’Arabidopsis. En somme, nous avons pu obtenir des lignées convenables pour notre étude que dans le cas du gène RECA1. Ces lignées ont été utilisées pour évaluer la contribution de ce gène à la stabilité du génome du chloroplaste. Ensuite, pour étudier la relation épistatique des gènes RECA1, WHY1 et WHY3, un croisement des différentes lignées mutantes pour ces gènes a été réalisé. Nous avons ensuite étudié la sensibilité de toutes ces lignées mutantes à la ciprofloxacine, un agent causant des bris double brin exclusivement dans les organelles de plantes. Finalement, iii nous avons testé la présence de réarrangements dans le génome du chloroplaste en condition normal ou en présence de stress génotoxique. Nos résultats démontrent que les protéines Whirly et RECA1 sont impliquées dans deux voies de réparation de l’ADN différentes et que les Whirly sont suffisantes pour s’occuper des bris d’ADN double brin en l’absence de RECA1. Nous démontrons également que l’absence de Whirly et RECA1 entraine une forte augmentation de la quantité de réarrangements dans le génome du chloroplaste. De plus nous proposons que la polymérase POLIB est impliquée dans la même voie de réparation que RECA1. Finalement nous proposons un modèle pour expliquer nos résultats et impliquons RECA1 dans un mécanisme de réparation d’ADN et aussi un rôle potentiel dans la réplication.